DE4419781A1

DE4419781A1 - Geregelter Antrieb für pendelschwingungsfähige Sitz- oder Liegemöbel

Info

Publication number: DE4419781A1
Application number: DE4419781A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dipl Ing Kattwinkel; Martin Zagromski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1994-06-06
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: US5574339A; JPH08173277A; DE4419781C2

Description

Die Erfindung betrifft einen automatischen Antrieb für pendelschwingungsfähige Sitz- oder Liegemöbel. Solche Möbel sind beispielsweise Babywiegen, Hollywoodschaukeln, Kinder schaukeln, Kinderbetten oder Betten. Diese werden üblicherweise vom Menschen in eine Pendelschwingung versetzt und in dieser gehalten, um einen darauf sitzenden oder liegenden Menschen zu beruhigen, beispielsweise bei Babywiegen, Hollywoodschaukeln, Kinderbetten oder Betten, oder anzuregen, beispielsweise bei Kinderschaukeln. Die Erfindung ersetzt die manuelle Bedienung, wenn dieses gewünscht wird und entlastet damit eine Bedienungsper son.

Es ist bekannt, pendelschwingungsfähige Sitz- oder Liegemöbel, wie beispielsweise Kinder wiegen, mit einem starren Antrieb, wie beispielsweise einem Exzenterantrieb, auszurüsten, um eine periodische Schaukelbewegung zu erzwingen (US 4.028.753, DE 30 42 314, DE 35 30 527 A1). Diese haben den Nachteil einer unnatürlichen, nicht beeinflußbaren Bewe gungsführung mit einem hohen Energieaufwand, weil sie nicht mit der Eigenfrequenz des Möbels arbeiten. Weiterhin sind Lösungen bekannt, die beispielsweise über einen Elektro magneten und eine flexible Krafteinleitung (DE-GM 75 20 683) in Verbindung mit einer Kontaktsteuerung eine Eigenschwingung anregen oder es sind andere mechanische Lösun gen angegeben, die annähernd in der Eigenschwingungsform arbeiten. Solche Lösungen erwiesen sich als entweder nicht hinreichend funktional oder als zu aufwendig.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Erreichung einer durch die Kombination von beweg lichem Möbelteil sich darauf befindlicher Person vorgegebenen und daher natürlichen, peri odischen Schaukelbewegung mit der Eigenfrequenz des betrachteten Systems. Der vorge schlagene geregelte Antrieb zielt weiterhin auf folgende Eigenschatten ab:

- Flexibilität gegenüber Änderungen der Pendeleigenfrequenz während des Betriebs,
- Unempfindlichkeit gegenüber inneren und äußeren Störungen des Bewegungsablaufs,
- minimalen Energiebedarf zur Aufrechterhaltung der Bewegung,
- ein antriebsschonendes Regelungskonzept,
- die Fähigkeit zum Aufschaukeln der Anordnung aus dem Stillstand heraus,
- eine automatische Begrenzung auf eine vorbestimmte Winkelamplitude,
- geringen Bauaufwand und
- eine Anbaumöglichkeit an handelsübliche bewegliche Möbel.

Die genannten Ziele realisiert die vorliegende Erfindung durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Ausführungsformen.

Nach Patentanspruch 1 besteht der geregelte Antrieb für pendelschwingungsfähige Sitz- oder Liegemöbel aus dem Regelungs- und dem Antriebssystem, durch deren Kombination ein bewegliches Möbelteil bis zur Erreichung einer gewünschten Winkelamplitude in seiner Eigenschwingungsform aufgeschaukelt und diese beleibig lange aufrechterhalten werden kann.

Dazu wird nach Patentanspruch 2 mindestens eine der Bewegungsgrößen Winkel, Winkel geschwindigkeit und Winkelbeschleunigung des beweglichen Möbelteils mit einem Sensor erfaßt, oder aus einem Sensorsignal errechnet, und als Eingangsgröße vom Regler genutzt. Der Vorteil dieser sensorgesteuerten Antriebsregelung liegt in der selbsttätigen Anpassung an die vom beweglichen Möbelteil mit Inhalt und aufsitzenden Personen vorgegebenen, in konstanten Eigenschwingungsform. Dadurch wird der Energiebedarf minimal und das Bewegungsverhalten für den Menschen angenehm.

In Patentanspruch 3 wird der zur Regelung vorteilhafterweise eingesetzte Microcontroller beschrieben, welcher frei programmierbare Regelungsstrategien, nach Patentanspruch 4 vorteilhafterweise nach dem Prinzip der Fuzzy Logic, auswertet, und dadurch in Abhängig keit von den Eingangsgrößen als Ausgangsgröße ein Steuersignal für den Antrieb errechnet. Die freie Programmierbarkeit erleichtert zukünftige Optimierungen und Adaptionen. Beson ders die eingesetzte Fuzzy Logic erlaubt kurze Entwicklungszeiten.

Der Antrieb besteht nach Patentanspruch 5 aus einem Elektromotor, welcher über ein Antriebsrad, vorteilhafterweise ein Reibrad, auf eine vorteilhafterweise konzentrisch in möglichst großem Abstand zum Drehpunkt des beweglichen Möbelteils angeordnete Gegenbahn einwirkt, die bevorzugt unterhalb der Sitz- oder Liegefläche mit dieser fest ver bunden ist. Vorteil des Reibradantriebes sind die Geräuscharmut und die geringen Ferti gungskosten. Vorteil der konzentrisch angeordneten Gegenbahn ist die bei kleinem Antriebsrad realisierte große Übersetzung, wodurch der Elektromotor hinsichtlich Dreh moment und Bauaufwand minimiert werden kann. Ein zusätzliches Getriebe ist nicht erfor derlich.

Insbesondere vorteilhaft ist nach Patentanspruch 6, daß der Elektromotor mit dem Antriebs rad am stationären Möbelteil gelenkig angebracht ist und mittels einer Feder an die Gegen bahn gedrückt wird, wodurch eine Achsabstandsunempfindlichkeit erreicht und die Realisie rung einer Selbstverstärkung ermöglicht wird. Die Achsabstandsunempfindlichkeit erleich tert die Montage, welche auch nachträglich vom Endverbraucher an vorhandenen Möbeln erfolgen kann, und führt zu einer hohen Funktionssicherheit.

Als Alternative zur starren Gegenbahn nach Patentanspruch 5 kennzeichnet Patentanspruch 7 eine Ausführungsform, in der das Antriebsrad auf eine gerade Gegenbahn, vorteilhafter weise eine Zahnstange, einwirkt, welche einseitig mit dem beweglichen Möbelteil über ein Gelenk verbunden ist und zur Aufrechterhaltung des Kraftschlusses auf geeignete Weise gegenüber dem Antriebsrad abgestützt wird. Obwohl die Ausführungsform nach Patentan spruch 5 den geringeren Bauaufwand aufweist, könnte sich die Ausführungsform nach Patentanspruch 7 bei spezifischen pendelschwingungsfähigen Sitz- oder Liegemöbeln als technisch vorteilhafter erweisen.

Marktübliche Babywiegen und Hollywoodschaukeln sind durch Anordnungen mit fester Drehachse durch ausgebildete Gelenke gekennzeichnet. Um mit der Erfindung auch neue pendelschwingungsfähige Sitz- oder Liegemöbel zu erschaffen, wie beispielsweise Kinder betten oder Betten, kann nach Patentanspruch 8 eine virtuelle Drehachse des beweglichen Möbelteils durch die Kombination von nach oben geöffneten, gekrümmten Rollenbahnen und Rollen vorgegeben werden, wobei vorteilhafterweise Rollenbahnen beidseitig an den Enden der Sitz- oder Liegefläche parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch sind ober halb der Sitz- oder Liegefläche keine Bauelemente vorhanden.

Nach Patentanspruch 9 wird als Sensor vorteilhafterweise ein Potentiometer oder ein mit der Motorwelle gekoppelter Tachogenerator eingesetzt. Beide Alternativen sind kosten günstig und hinreichend funktional.

Da Zeitpunkt und Menge der Energieabgabe des Antriebs aufgrund der Auswertung der Bewegungsgrößen mit einer sinnvollen Regelstrategie von der Bewegung selbst gesteuert werden kann, ist eine Anpassung an die jeweilige Pendeleigenfrequenz möglich, so daß auf Änderungen derselben oder Störungen flexibel reagiert werden kann. Eine weitere Folge ist ein minimaler Energiebedarf zur Aufrechterhaltung der Bewegung, da immer der Resonanz bereich genutzt wird. Eine Begrenzung auf eine maximal mögliche Winkelauslenkung ist ebenfalls leicht in die Regelstrategie aufzunehmen, diese Eigenschaft ist damit unabhängig von der speziellen Ausführungsform des Möbels und der Motorkennlinie zu gewährleisten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 das für alle Ausführungsformen geltende Systembild;

Fig. 2 ein beispielhaftes Kennfeld, in dem das Regelverhalten als Abhängigkeit der Aus gangsgröße Motorspannung von den Eingangsgrößen Winkelgeschwindigkeit und Winkel abgebildet ist;

Fig. 3 zwei Teilansichten einer handelsüblichen Babywiege, die mit der vorliegenden Erfin dung nachträglich ausgestattet wurde;

Fig. 4 eine zu den marktüblichen Möbeln alternative, speziell zur vorliegenden Erfindung entwickelte Ausführungsform, die beispielsweise als pendelschwingungsfähiges Liegemöbel gestaltet werden kann.

Das geregelte Antriebssystem nach Fig. 1 beinhaltet eine geeignete Sensorik 4, welche die zur Regelung nötigen Bewegungsgrößen, die aus der Schaukelbewegung des beweglichen Möbelteils abgeleitet werden, erfaßt. Desweiteren beinhaltet es einen Regler 1, der in Abhängigkeit von vorliegenden Eingangsgrößen unter Berücksichtigung einer Regelstrate gie, die z. B. in Form eines Kennfeldes innerhalb des Reglerteils gespeichert ist, ein Stellsi gnal für den Antrieb liefert. Ebenfalls beinhaltet es den Antrieb 2, der unmittelbar auf den beweglichen Möbelteil 3 einwirkt und die zur Beschleunigung und zum Ausgleich von Reibungsverlusten nötige Energie bereitstellt.

Nach Fig. 3 besteht eine vorteilhafte Ausführungsform des Antriebs 2 an einer handelsübli chen Babywiege aus dem Elektromotor 6 mit seinem Antriebsrad 7, welches auf einer kon zentrisch um die Wiegenachse verlaufenden Gegenbahn 9, die unter dem beweglichen Wie genteil 8 mit diesem fest verbunden ist, abrollt. Der Elektromotor 6 ist dabei gelenkig mit dem stationären Wiegenteil 10 verbunden, wobei die Gelenkachse parallel zu den Drehach sen der Babywiege und des Elektromotors 6 steht. Eine Feder 11, die zwischen stationärem Möbelteil 10 und Elektromotor 6 gespannt ist, zieht das Antriebsrad 7 gegen die Gegen laufbahn 9.

Die spezielle Ausführungsform pendelschwingungsfähiger Sitz- oder Liegemöbel nach Fig. 4 besteht aus der Sitz- oder Liegefläche 12, an die mehrere Rollen 14 angebracht sind. Diese Rollen 14 laufen auf vorteilhafterweise zwei Rollenbahnen 13 ab. Durch die nach oben geöffnete Krümmung der Rollenbannen 13 ergibt die Ausführungsform eine Drehachse oberhalb der Sitz- oder Liegefläche 12, wodurch diese pendelschwingungsfähig wird.

Claims

1. Geregelter Antrieb für pendelschwingungsfähige Sitz- oder Liegemöbel, gekennzeichnet durch ein Regelungs- (1) und Antriebssystem (2), welches das bewegliche Möbelteil (3) bis zur Erreichung einer gewünschten Winkelamplitude in seiner Eigenschwingungsform auf schaukelt und diese beliebig lange aufrechterhält.

2. Geregelter Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Bewegungsgrößen Winkel, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung mit einem Sensor (4) erfaßt oder aus einem Sensorsignal errechnet wird und als Eingangsgröße vom Regler (1) genutzt wird.

3. Geregelter Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorteilhafter weise ein Microcontroller zur Regelung eingesetzt wird, in welchem die Regelungsstra tegie beispielsweise in Form eines Kennfeldes (5) gespeichert ist und der dadurch in Ab hängigkeit von den Eingangsgrößen als Ausgangsgröße ein Steuersignal für den Antrieb errechnet.

4. Geregelter Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Microcontroller vorteilhafterweise nach dem Prinzip der Fuzzy-Logic operiert.

5. Geregelter Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (2) aus einem Elektromotor (6) besteht, welcher über ein Antriebsrad (7), vorteilhafterweise ein Reibrad, auf eine vorteilhafterweise konzentrisch in möglichst großem Abstand zum Drehpunkt des beweglichen Möbelteils (8) angeordnete Gegenbahn (9) einwirkt, die bevorzugt unterhalb der Sitz- oder Liegefläche mit dieser fest verbunden ist.

6. Geregelter Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (6) mit dem Antriebsrad (7) am stationären Möbelteil (10) gelenkig angebracht ist und mit tels einer Feder (11) an die Gegenbahn (9) gedrückt wird, wodurch eine Achsabstands unempfindlichkeit erreicht und die Realisierung einer Selbstverstärkung ermöglicht wird.

7. Geregelter Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alternativ zu An spruch 5 eine Ausführungsform gewählt wird, in der das Antriebsrad auf eine gerade Ge genbahn, vorteilhafterweise eine Zahnstange, einwirkt, welche einseitig mit dem bewegli chen Möbelteil über ein Gelenk verbunden ist und zur Aufrechterhaltung des Kraft schlusses auf geeignete Weise gegenüber dem Antriebsrad abgestützt wird.

8. Geregelter Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alternativ zu üblichen Anordnungen von beweglichen Möbeln mit fester Drehachse durch ausgebildete Gelenke eine Ausführungsform gewählt wird, in der eine virtuelle Drehachse des beweglichen Möbelteils (12) durch die Kombination von nach oben geöffneten, gekrümmten Rollenbahnen (13) und Rollen (14) vorgegeben wird, wobei vorteilhafterweise Rollenbahnen (13) beidseitig an den Enden der Sitz- oder Liegefläche parallel zueinander angeordnet sind.

9. Geregelter Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (4) vor teilhafterweise ein Potentiometer oder ein mit der Motorwelle gekoppelter Tachogenera tor eingesetzt wird.